Các cảm biến ULS hoạt động dựa trên nguyên lý đo thời gian truyền âm thanh. Nói một cách đơn giản, cảm biến phát ra sóng siêu âm, và sóng này sẽ bị phản xạ khi có vật cản nằm trong đường đi của sóng. Bằng cách đo thời gian mà các xung siêu âm mất để di chuyển đến vật cản và phản xạ trở lại, cảm biến có thể tính toán chính xác khoảng cách đến vật cản đó. Do đó, cảm biến ULS có thể được ứng dụng trong nhiều tình huống khác nhau.